【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及煤矿井下水力压裂，尤其涉及一种具有水力切割功能的水力压裂装置。
技术介绍
1、针对高瓦斯矿井瓦斯透气性低、抽采困难的问题，传统的钻孔预抽的有效半径小，且抽采效率较低，而水力压裂和水力切割技术均可提高钻孔的抽采效果。
2、目前在对瓦斯进行抽采时，单一采用煤层水力切割技术的预裂半径较小，单一采用煤层水力压裂技术的卸压效果不稳定，现有装置难以同时对煤层实现定向切割和大范围压裂。
3、因此，针对上述问题，现在研发了一种能够同时对煤层实现定向切割和大范围压裂，有效提高了煤层的预裂抽采的效果和效率的具有水力切割功能的水力压裂装置。
技术实现思路
1、为了克服现有装置难以同时对煤层实现定向切割和大范围压裂的缺点，本专利技术提供一种能够同时对煤层实现定向切割和大范围压裂，有效提高了煤层的预裂抽采的效果和效率的具有水力切割功能的水力压裂装置。
2、本专利技术的技术实施方案是：一种具有水力切割功能的水力压裂装置，包括有压裂管、连接管、连接环、封隔器、切割机构和旋转机构，压裂管上侧转动式连接有连接管，连接管下部连接有连接环，压裂管与连接环转动式连接，压裂管上下两部均连接有封隔器，压裂管上设有用于对煤层进行水力切割的切割机构，压裂管上设有用于调节水力切割方向的旋转机构。
3、进一步的是，切割机构包括有连通管、分流管和水力切割头，连接管上连接有连通管，连通管下部转动式连接有分流管，分流管中部和下部均连接有多个水力切割头，水力切割头均穿过压裂管，高
4、进一步的是，旋转机构包括有伺服电机、小齿轮和大齿轮，连接环右部连接有伺服电机，伺服电机输出轴上连接有小齿轮，压裂管上部连接有大齿轮，大齿轮与小齿轮相互啮合，伺服电机输出轴转动带动小齿轮进行转动，小齿轮转动通过大齿轮带动压裂管进行转动，压裂管转动通过水力切割头带动分流管在连通管上进行转动，从而能够调节水力切割方向。
5、进一步的是，还包括有能够对水力切割头进行保护的保护机构，保护机构包括有连接仓、保护架、滑动架和第一弹簧，分流管上连接有多个连接仓，连接仓均与分流管之间连通，连接仓内均滑动式连接有滑动架，滑动架均与相邻的连接仓之间连接有第一弹簧，滑动架上均转动式连接有保护架，保护架均与相邻的连接仓转动式连接，保护架均与相邻的水力切割头接触，将压裂管放入煤层的过程中，通过保护架对水里切割头进行保护，避免煤层与水力切割头之间产生摩擦造成磨损，注入高压水流时，在水压作用下带动滑动架在连接仓内向下进行滑动，第一弹簧受力压缩，滑动架滑动带动保护架进行转动与水力切割头脱离，从而使得高压水流通过水力切割头喷射而出。
6、进一步的是，还包括有能够对压裂管进行支撑的支撑机构，支撑机构包括有活塞管、活塞架和支撑轮，分流管与压裂管之间连接有多个活塞管，活塞管均与分流管连通，活塞管内均滑动式连接有活塞架，活塞架上下两部均转动式连接有支撑轮，支撑轮均位于压裂管外部，高压水流注入时，在水压的作用下推动活塞架在活塞管内进行滑动，活塞架滑动带动支撑轮进行移动与煤层接触，压裂管转动时带动支撑轮进行转动，从而能够提高压裂管转动时的稳定性。
7、进一步的是，还包括有能够对保护架进行限位的限位机构，限位机构包括有滑杆、限位板和第二弹簧，保护架上均滑动式连接有滑杆，滑杆上均连接有限位板，滑杆均与相邻的保护架之间连接有第二弹簧，在水压的作用下对限位板进行挤压使其与水力切割头脱离，第二弹簧受力拉伸，保护架即可转动不再对水力切割头进行封堵保护，需要调节水力切割方向时，先停止注入高压水流，在第一弹簧的作用下带动滑动架向上滑动复位，滑动架滑动复位带动保护架进行转动复位，在第二弹簧的作用下带动限位板再次与水力切割头卡接，从而能够在转动过程中对保护架进行限位。
8、进一步的是，限位板靠近水力切割头一侧均为斜面结构，便于与水力切割头进行卡接。
9、进一步的是，还包括有能够提高连接管稳定性的加固机构，加固机构包括有连接块、加固钉和第三弹簧，连接环上连接有多个连接块，连接块上均卡接有加固钉，加固钉均与相邻的连接块之间连接有第三弹簧，将加固钉嵌入地面，第三弹簧受力压缩，从而通过连接块和连接环对连接管进行固定，避免压裂管转动时与煤层产生摩擦影响连接管的稳定性。
10、有益效果：1、本专利技术通过直接进行高压注水，在水力切割头的作用下形成水射流对煤层进行切割，再通过伺服电机控制压裂管进行转动调节水力切割方向，接着膨胀封隔器继续高压注水促使裂缝扩展，能够同时对煤层实现定向切割和大范围压裂，有效提高了煤层的预裂抽采的效果和效率。
11、2、本专利技术通过在将压裂管放入煤层的过程中，在保护架的作用下对水里切割头进行保护，能够避免煤层与水力切割头之间产生摩擦造成磨损。
12、3、本专利技术通过水压的作用推动活塞架在活塞管内进行滑动，活塞架滑动带动支撑轮进行移动与煤层接触，压裂管转动时带动支撑轮进行转动，能够提高压裂管转动时的稳定性，避免转动过程中压裂管发生晃动影响水力切割效果。
13、4、本专利技术通过第一弹簧的作用带动滑动架向上滑动复位，滑动架滑动复位带动保护架进行转动复位，在第二弹簧的作用下带动限位板再次与水力切割头卡接，能够在转动过程中对保护架进行限位，从而在转动过程中对水力切割头进行保护。
14、5、本专利技术通过将加固钉嵌入地面，第三弹簧受力压缩，从而通过连接块和连接环对连接管进行固定，能够避免压裂管转动时与煤层产生摩擦影响连接管的稳定性。
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1.一种具有水力切割功能的水力压裂装置，其特征是：包括有压裂管(1)、连接管(2)、连接环(3)、封隔器(4)、切割机构(5)和旋转机构(6)，压裂管(1)上侧转动式连接有连接管(2)，连接管(2)下部连接有连接环(3)，压裂管(1)与连接环(3)转动式连接，压裂管(1)上下两部均连接有封隔器(4)，压裂管(1)上设有用于对煤层进行水力切割的切割机构(5)，压裂管(1)上设有用于调节水力切割方向的旋转机构(6)。
2.按照权利要求1所述的一种具有水力切割功能的水力压裂装置，其特征是：切割机构(5)包括有连通管(51)、分流管(52)和水力切割头(53)，连接管(2)上连接有连通管(51)，连通管(51)下部转动式连接有分流管(52)，分流管(52)中部和下部均连接有多个水力切割头(53)，水力切割头(53)均穿过压裂管(1)，高压水通过连通管(51)输送至分流管(52)内，再在分流管(52)的作用下分流至各个水力切割头(53)进行输出，从而能够对煤层进行水力切割。
3.按照权利要求2所述的一种具有水力切割功能的水力压裂装置，其特征是：旋转机构(6)包括有伺
4.按照权利要求3所述的一种具有水力切割功能的水力压裂装置，其特征是：还包括有能够对水力切割头(53)进行保护的保护机构(7)，保护机构(7)包括有连接仓(71)、保护架(72)、滑动架(73)和第一弹簧(74)，分流管(52)上连接有多个连接仓(71)，连接仓(71)均与分流管(52)之间连通，连接仓(71)内均滑动式连接有滑动架(73)，滑动架(73)均与相邻的连接仓(71)之间连接有第一弹簧(74)，滑动架(73)上均转动式连接有保护架(72)，保护架(72)均与相邻的连接仓(71)转动式连接，保护架(72)均与相邻的水力切割头(53)接触，将压裂管(1)放入煤层的过程中，通过保护架(72)对水里切割头进行保护，避免煤层与水力切割头(53)之间产生摩擦造成磨损，注入高压水流时，在水压作用下带动滑动架(73)在连接仓(71)内向下进行滑动，第一弹簧(74)受力压缩，滑动架(73)滑动带动保护架(72)进行转动与水力切割头(53)脱离，从而使得高压水流通过水力切割头(53)喷射而出。
5.按照权利要求4所述的一种具有水力切割功能的水力压裂装置，其特征是：还包括有能够对压裂管(1)进行支撑的支撑机构(8)，支撑机构(8)包括有活塞管(81)、活塞架(82)和支撑轮(83)，分流管(52)与压裂管(1)之间连接有多个活塞管(81)，活塞管(81)均与分流管(52)连通，活塞管(81)内均滑动式连接有活塞架(82)，活塞架(82)上下两部均转动式连接有支撑轮(83)，支撑轮(83)均位于压裂管(1)外部，高压水流注入时，在水压的作用下推动活塞架(82)在活塞管(81)内进行滑动，活塞架(82)滑动带动支撑轮(83)进行移动与煤层接触，压裂管(1)转动时带动支撑轮(83)进行转动，从而能够提高压裂管(1)转动时的稳定性。
6.按照权利要求5所述的一种具有水力切割功能的水力压裂装置，其特征是：还包括有能够对保护架(72)进行限位的限位机构(9)，限位机构(9)包括有滑杆(91)、限位板(92)和第二弹簧(93)，保护架(72)上均滑动式连接有滑杆(91)，滑杆(91)上均连接有限位板(92)，滑杆(91)均与相邻的保护架(72)之间连接有第二弹簧(93)，在水压的作用下对限位板(92)进行挤压使其与水力切割头(53)脱离，第二弹簧(93)受力拉伸，保护架(72)即可转动不再对水力切割头(53)进行封堵保护，需要调节水力切割方向时，先停止注入高压水流，在第一弹簧(74)的作用下带动滑动架(73)向上滑动复位，滑动架(73)滑动复位带动保护架(72)进行转动复位，在第二弹簧(93)的作用下带动限位板(92)再次与水力切割头(53)卡接，从而能够在转动过程中对保护架(72)进行限位。
7.按照权利要求6所述的一种具有水力切割功能的水力压裂装置，其特征是：限位板(92)靠近水力切割头(53)一侧均为斜面结构，便于与水力切割头(53)进行卡接。
8.按照权利要求7所述的一种...
【技术特征摘要】
1.一种具有水力切割功能的水力压裂装置，其特征是：包括有压裂管(1)、连接管(2)、连接环(3)、封隔器(4)、切割机构(5)和旋转机构(6)，压裂管(1)上侧转动式连接有连接管(2)，连接管(2)下部连接有连接环(3)，压裂管(1)与连接环(3)转动式连接，压裂管(1)上下两部均连接有封隔器(4)，压裂管(1)上设有用于对煤层进行水力切割的切割机构(5)，压裂管(1)上设有用于调节水力切割方向的旋转机构(6)。
2.按照权利要求1所述的一种具有水力切割功能的水力压裂装置，其特征是：切割机构(5)包括有连通管(51)、分流管(52)和水力切割头(53)，连接管(2)上连接有连通管(51)，连通管(51)下部转动式连接有分流管(52)，分流管(52)中部和下部均连接有多个水力切割头(53)，水力切割头(53)均穿过压裂管(1)，高压水通过连通管(51)输送至分流管(52)内，再在分流管(52)的作用下分流至各个水力切割头(53)进行输出，从而能够对煤层进行水力切割。
3.按照权利要求2所述的一种具有水力切割功能的水力压裂装置，其特征是：旋转机构(6)包括有伺服电机(61)、小齿轮(62)和大齿轮(63)，连接环(3)右部连接有伺服电机(61)，伺服电机(61)输出轴上连接有小齿轮(62)，压裂管(1)上部连接有大齿轮(63)，大齿轮(63)与小齿轮(62)相互啮合，伺服电机(61)输出轴转动带动小齿轮(62)进行转动，小齿轮(62)转动通过大齿轮(63)带动压裂管(1)进行转动，压裂管(1)转动通过水力切割头(53)带动分流管(52)在连通管(51)上进行转动，从而能够调节水力切割方向。
4.按照权利要求3所述的一种具有水力切割功能的水力压裂装置，其特征是：还包括有能够对水力切割头(53)进行保护的保护机构(7)，保护机构(7)包括有连接仓(71)、保护架(72)、滑动架(73)和第一弹簧(74)，分流管(52)上连接有多个连接仓(71)，连接仓(71)均与分流管(52)之间连通，连接仓(71)内均滑动式连接有滑动架(73)，滑动架(73)均与相邻的连接仓(71)之间连接有第一弹簧(74)，滑动架(73)上均转动式连接有保护架(72)，保护架(72)均与相邻的连接仓(71)转动式连接，保护架(72)均与相邻的水力切割头(53)接触，将压裂管(1)放入煤层的过程中，通过保护架(72)对水里切割头进行保护，避免煤层与水力切割头(53)之间产生摩擦造成磨损，注入高压水流时，在水压作用下带动滑动架(73)在连接仓(71)内向下进行滑动，第一弹簧(74)受力压缩，滑动架(73)滑动带动保护架...
【专利技术属性】
技术研发人员：庞现军，刘江伟，万杰，石颜，张龙，赵亚旗，于国建，
申请(专利权)人：淮北矿业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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